郭瑞雪，郭 俭

1 四川省攀枝花学院外国语学院，四川攀枝花 617067

2 新郎中（山西）生物工程有限公司，山西临汾 041600

0 引言

国内乳品行业有三大痛点，一是液态奶保质期短。二是液态奶产品缺少功能创新，无法满足大健康产业的需求。三是乳制品加工领域长期依赖进口设备，缺少自主创新。针对以上问题，笔者申报了发明专利“一种能延长液态奶保质期的生产方法”，发明专利申请号202110748330.9；公布号CN113749150A。一种能使液体隔离空气的无菌罐体，实用新型专利号ZL201920845235.9，发明专利公布号CN111661501A；超高含氢量的牛羊奶饮品及其生产方法，发明专利公布号CN113615733A，以为乳品行业的发展提供参考。

1 液态奶的杀菌工艺现状

目前，国内液态奶的杀菌工艺是热处理法，即将液态奶加热到一定温度，并在此温度下保持一定时间再降温冷却。温度和时间组合决定了热处理的强度。从杀（灭）致病微生物的角度，液态奶的热处理强度越高越好。但高强度的热处理会对液态奶的外观、味道、营养成分产生不良的影响。因此，温度与时间组合的选择需要考虑在保证液态奶质量的前提下进行。目前为乳制品工业中主要的热处理工艺包括巴氏杀菌、超巴氏杀菌、超高温瞬时灭菌等[1～3]。

1.1 巴氏杀菌

巴氏杀菌是由法国著名化学家路易斯·巴斯德在19世纪中期发明的一项热处理防腐技术，通常可以分为低温长时巴氏杀菌（63 ℃，30 min）、高温短时巴氏杀菌（72～75，15～20 s）。该方法可以在尽可能不破坏液态乳中的营养成分和活性物质的情况下，杀死其中的致病微生物，如结核杆菌等[1]，但只能使芽孢处于休眠状态[1～3]。

1.2 超巴氏杀菌

超巴氏杀菌是为了延长产品的保质期而设计的杀菌工艺（125～135 ℃，2～4 s）。经过超巴氏杀菌的产品在7 ℃以下贮存和分销的条件下，可延长保质期至40 天甚至更长。但超巴氏杀菌产品并非无菌灌装产品，也不是商业无菌产品，不能在常温下贮存和分销[1～3]。

1.3 超高温瞬时灭菌

超高温瞬时灭菌是指通过热交换器将其中的液体加热至135～150 ℃，并保持一定时间以使产品达到商业无菌水平。目前超高温灭菌乳产品仍有一定的坏包率[1～3]。

2 热处理工艺存在的问题

目前热处理工艺可以最大程度地降低致病菌的存活率，但无法彻底杀灭其中的耐热芽孢。残留的耐热芽孢经过高强度的杀菌，在产品中处于休眠体状态，一般的微生物检验方法无法立刻检测出，但如果将产品放置于芽孢最适生长温度下7～10 天，芽孢即会复苏、变成繁殖体，可在培养皿上观察到菌落[1]。

而芽孢之所以能够复苏和液态奶中存在过多的溶解氧相关。很多人认为，在液态奶生产的工艺流程中已经多次使用了真空脱气机，已经没有氧气，但其实在流量计前安装的真空脱气机，是为了防止计量误差太大难于获得准确的数据。在巴氏杀菌机和超高温瞬时灭菌机中安装真空脱气机是为了减少牛奶在管道中的结垢而影响传热效果，避免牛奶氧化、质量下降，提高自动化、标准化和生产线的精确度。事实是，经过杀菌后的液态奶在后期是和空气有接触的，尤其是超高温瞬时灭菌后的液态奶灌注到无菌罐中暂存这一环节，即使能做到无菌，但隔离不了空气，液态奶对气体具有超强的亲合力，从牛身体内刚挤出时就含有5%～7%的氧气，经过贮存、运输、泵送等操作，含气量就会增大到其体积的10%以上，且罐内液态奶的进出都是在高压空气下进行，这就造成了液态奶始终与空气混合在一起，致使液态奶产品中含有氧气。随着时间和外界温度变化休眠芽孢创造了复苏的条件，使得液态奶质量不稳定、保质期难以延长[4，5]。

以上是液态奶“保质期”问题面临的现状，更是提高、推广低温奶的瓶颈，而不是业内普遍认为的“二次污染是造成的液态奶质量不稳定、保质期短的主要原因”，二次污染在生产管理上可通过加强监控、强化规章执度而得以解决。

3 解决措施

3.1 使液体隔离空气的无菌罐体

3.1.1 工作原理

“一种能使液体隔离空气的无菌罐体”其原理跟打针的注射器类似，使用时将针头插入药液中、抽动注射器活塞吸入药液，给病人注射时《排出空气》按压活塞将不含空气的药液注射到病人体内。在乳制品工业中，即可以将液态奶由“能使液体隔离空气的无菌罐”下端的进出料口打入，将与罐体下封头同弧度的“活塞”顶起，活塞将上封头与其之间的空气通过上封头上的排气口挤出。灭菌脱气后的液态奶由“能使液体隔离空气的无菌罐”下端的进出料口泵出时，“活塞”与液态奶液面同步下降，“活塞”与上封头行成的空间通过多级过滤后的空气从上封头上进气口吸入占据由活塞下降形成的空间。这些过程都是在常压下进行的。杀灭菌脱气后的液态奶在“能使液体隔离空气的无菌罐”暂存、调控是由液态奶的进出量和无菌罐中的活塞同步上下运动控制的。这样能使杀（灭）菌脱气后的液态奶既不会产生二次污染又能隔离空气[6]。

3.1.2 真空脱气机生产流程

在巴氏杀菌和UHT超高温瞬时灭菌系统中将液态奶加热到68～66 ℃后打入到真空脱气机的配接板，然后通过压差式液位控制的气动流量调节阀或浮球液位控制阀，并以较宽的入口以正切线方向进入到真空脱气机的真空罐从而在罐壁形成薄膜。在罐内由于真空压力的作用，使薄膜内的废气和部分蒸汽向上蒸发，并通过罐内的高位冷凝器绝大部分的蒸汽冷凝液滴入到罐体底部奶液中，而不凝气体和奶液中的溶解氧、异味被真空泵抽出罐外。在罐内的奶液薄膜随着重力和阻力的作用逐渐形成液滴、落入罐体下端的奶液中。奶液液位应控制在出料口下方，浮球式液位控制液位在浮球水平中心，压差式液位控制液位最高在罐底。浮球式和压差式液位控制两者取一，可在动态工作中改变二位三通球阀流向来实现[7，8]。

3.2.3 技术参数

真空脱气机主要技术参数：（1）生产能力：2 000～20 000 kg/h；（2）高位冷凝器面积：3 ㎡；（3）进料温度66～68 ℃；（4）出料温度：60～62 ℃；（5）真空压力：-0.08～-0.078 MPa；（6）冷却水：1 000～1 500 ㎏/h；（7）装机容量：10.35～35 kw[7，8]。

3.2.4 生产工艺

经过杀灭菌脱气后的不含气无菌液态奶，通过吸料泵抽入到巴氏杀菌和UHT超高温瞬时灭菌系统中经热回收降温至20℃左右再打入到能使液体隔离空气的无菌罐内。经“能使液体隔离空气的无菌罐”暂存、调控再无菌灌装到无菌包装中，脱除了蒸煮味、焦煳味，提高了液态奶品质、脱除了溶解氧，延长了液态奶的保质期。

3.2.5 创新改造设备及工艺

采用的无菌灌装机是根据啤酒灌装机和含气饮料灌装机的部分机理改制而成的。在无菌灌装间，灌装头注液前须用高温饱和蒸汽将无菌容器（瓶或罐）中的空气赶出、并做为屏障、注液、封盖完成的、确保杀灭菌脱气后的液态奶不与空气接触、不产生二次污染。或经杀灭菌被抽成真空的铝箔袋、铝塑纸复合袋再无菌灌装的液态奶。

3.2 利用氢分子医学开发新产品

3.2.1 氢分子医学

氢分子医学2007年进入我国，受到国家各级领导及院士、专家、研究机构的关注与参与。是因为氢分子有六大特性：（1）有选择性的抗氧化；（2）抗炎症；（3）抗细胞凋亡；（4）清除人体内的羟自由基；（5）清除人体内的亚硝酸阴离子；（6）提高免疫力、对人体无毒、无害、无残留。这些特性造就了氢分子在人体内产生的氢分子医学效应：防病、治病、控制特殊病[9，10]。

人体内要获得氢目前有3 种方法：（1）呼吸含氢气体；（2）注射含氢盐水；（3）喝含氢水。喝含氢水是易推广、效果好、价格低的项目。但氢分子在水中的饱和溶解度只有1.6 mg/kg，且易逃逸、难保存。但以黏稠的、对气体具有超强亲合力的液态奶做为氢气的载体，可生产出含氢量大于10.mg/kg的含氢乳制品等。《GB 31633—2014 食品安全国家标准 食品添加剂 氢气》已于2015年5月24日实施[4，5]。

3.2.2 含氢奶简要制作过程

根据国家标准《GB25191—2010食品安全国家标准 调制乳》中“3.1调制乳、以不低于80%的牛（羊）乳或复原乳为主要原料，添加其他原料或食品添加剂或营养强化剂，采用适当的杀菌或灭菌等工艺制成的液体产品。将“能隔离空气的无菌罐”内的杀灭菌脱气后的液态奶通过气液混合机或其他方法加注食品添加剂“氢气”。然后再打入另一台“能隔离空气的无菌罐”暂存。通过这台“能隔离空气的无菌罐”暂存、调控再进入到无菌包装系统中。这样加工出来的液态奶不但提高了液态奶的品质、延长了保质期，还能使饮用者获得奶品营养的同时也取得氢分子医学效应。

4 小结

随着我国经济的不断发展、广大消费者对健康的认知逐渐加强，随着“新冠肺炎疫情”的发生，对乳制品功能的认知得到提升，对液态奶的选购、营养功能、口感、保质期有了更高的要求。“一种能使液体隔离空气的无菌罐体”的发明和含氢奶的制作为产业增加了助力，拓宽了思路。